创新实验的理想学具

一、创新实验的理想学具

（一）慧鱼创意组合模型简介

慧鱼创意组合模型（也简称为创新学具）在教育领域发挥着极其重要的作用。它注重培养学生的观察思考能力、动手实践能力和勇于创新能力；它寓教于乐，学想做三维一体，用实际的模型来阐述系统理论知识，让学生更加深刻地理解科学技术的应用。在欧美，慧鱼创意组合模型被列为政府采购的必备教具，并被PLTW工程之路（美国官方机构）作为工程、项目教学实践和基础性研究的首选产品。在我国，一些中小学陆续建立起慧鱼创新实验室，清华大学、上海交通大学等高校也把它作为必备的教具。在全国各类机械创新设计大赛中，慧鱼作品频频获奖，它也被选为国内世行贷款促进高等教育项目的指定产品。创新是一个民族进步的灵魂，而慧鱼创意组合模型则给我们提供了一种很好的培养创新思维的方式。

（二）慧鱼创意组合模型学具类型及其相应的知识

慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装而不影响模型结合的精确度。慧鱼部件采用工业燕尾槽专利设计，使得其六面都可以拼接，实现随心所欲的组合扩展。

慧鱼创意组合模型主要包括以下九种创新学具类型及其相应的知识：

1.基础类

融趣味性和知识性的基础类教具，让学龄前儿童和学生通过对慧鱼产品的初步接触，达到对基本结构件的感官认识，并能建立起科学的实验方法和理念，从小培养创新的思维方式。

2.机械结构类

通过各种基础机械结构的拼装和演示，介绍了结构设计中常用的典型机构，列举了几十种工程结构实例，将结构具体化、可操作化，让学生从浅显的结构入门到通过蜗轮、伞齿轮、万向节、斜齿轮来传递圆周运动；通过螺杆、齿条把圆周运动变为直线运动；运用曲柄和滑块、凸轮和随动件把圆周运动变成摆动和震动；运用滑轮、皮带轮、简单齿轮系传递圆周运动。

3.气动技术

通过气动挖土机、管道机等大型气动机械设备的拼装，介绍气缸、充气阀，空气压缩机等气动元件工作原理，让学生理解压力、压强的概念，了解空气动力如何产生，力如何传递。

4.电子技术

通过设定任务让学生在动手的过程中学习电力、电路、开关等概念；掌握电气和机械系统、马达驱动、开关电路和机械系统设计任务的过程和功能；掌握杠杆工作原理；掌握齿轮的工作原理以及力矩的计算和马达的驱动。

5.自然能源

通过风车、太阳能等模型并利用水、风、太阳能等自然资源来表述能量的产生以及相互转化过程。让学生了解能源的种类，能源的转化，掌握功、功率的概念及运算。

6.机器人/计算机技术

通过仿生机器人、移动机器人等模型的搭建和运转，让学生系统了解有关机器人技术的知识。同时，通过计算机编程对机器人进行控制，理解编程模块的概念，以及程序、选择、循环等编程思想。

7.汽车技术

通过拼装各种类型的汽车，了解汽车的基本结构，以及汽车如何驱动，如何转向，如何变速等知识。

8.自动控制

通过对实际的系统模型进行编程调试，理解传感器、控制器、执行器等相关概念，了解顺序控制、开环控制等知识。

9.可编程控制器——PLC

学生利用PLC对立体仓库、洗车流水线等工业模型进行控制。通过实际的接线，编程及调试，学习如何使用PLC，如何进行编程。